3.4　小麦酒精糟液制取全干燥蛋白饲料

3.4.1　小麦DDGS生产工艺

传统上以玉米为原料的酒精糟液可以利用多效蒸发法处理酒精糟液。但对于其他原料，如小麦酒精，这种处理是不成功的，其一是因为固形物（主要是蛋白质）黏度大，蒸发过程容易黏结在器壁；其二是因为固形物浓度低，处理成本高。

通过絮凝技术辅助机械分离提取糟液中的蛋白质，再通过专门技术干燥高水分的固形物；将分离后的低浓度清液进行生化处理，其产生的沼气除进行发电外，发电余热与部分沼气作为干燥热源，可降低干燥成本。这样处理有3个好处：a.彻底解决了糟液污染（水、气味）的环保瓶颈；b.生产出的蛋白粉具有很高的经济价值；c.生化处理难度降低（因前期除掉了多数蛋白质），沼气得率提高，处理成本降低。该套工艺已在安徽某以小麦为原料的酒精厂成功应用^[73]。

3.4.1.1　工艺流程

利用絮凝技术辅助机械分离提取糟液中的蛋白质，再进行固液分离，生产沼气用于干燥系统，其工艺流程见图1-3-15。

在以上工艺中，经初级离心分离（通用的是卧式离心分离机），原料液中的固形物由5%降到3%；分离出的固形物粒度大、蛋白质含量低（干燥后约为34%）。此后糟液进入絮凝工艺，絮凝后经机械脱水，糟液中固形物含量降到1.5%，同时1.5%左右的固形物（蛋白质为主）得到分离，用带压机挤压后其水含量大约为87%。含有1.5%固形物的糟液进入厌氧、好氧等水处理系统，最后固形物中的绝大部分转化为沼气和固体污泥，糟液变成清液循环利用。产生的沼气一部分用来发电，另一部分直接燃烧产生热量用于干燥。发电机的余热也进入干燥系统。如此沼气应用可大大降低干燥系统的能耗，达到节能减排的目的。

以下介绍工艺中的两个关键单元——絮凝与干燥。而污水处理中的好氧、厌氧及沼气提取、储存、应用等工艺已具备成熟的技术。

3.4.1.2　絮凝单元

图1-3-16为絮凝工艺流程。该工艺中，由于糟液本身温度较高，所以可以取消加温罐。该工艺的关键是絮凝剂的选择，需要有很高的絮凝效果且用量低。本设计絮凝剂采用无毒性的阴离子合成型有机高分子絮凝剂，以聚丙烯酸钠为主体，产品经干燥后可直接作为饲料原料。

由于絮凝后采用气浮法实现固液分离，所以得率较高，通常原料液含3%的固形物，经絮凝分离后分离液的固形物可降到1.5%；剩余的固形物多为可溶性蛋白，可通过下一单元的生化法去除。

3.4.1.3　干燥单元

由于分离后的酒精糟水含量很高且黏度大，所以需采用专业的干燥设备。根据物料特性，本设计采用二级干燥附加一级冷却工艺，一级干燥工艺见图1-3-17^[74]，二级干燥工艺见图1-3-18^[74]。

（1）一级干燥技术说明

经脱水后，酒精糟的水含量约为85%（固形物含量15%），在安徽某小麦酒精厂的实践应用表明可以使用三轴卧式搅拌干燥机（专利号：ZL03212029.X）将水含量干燥到65%。该设备的工作原理是底部的2个搅拌装置将物料抛起，上面的1个搅拌装置将粘到壁上的物料刮掉落下，使之与底部较稀的物料混合再抛起，从而获得很大的比表面积，强化传热与干燥，并可克服物料的黏性。上轴不仅起到挂壁作用，也有改变风向作用，使得干燥过程的传热系数提高。

对于该含水量的物料来说，每1t绝干料从85%干燥到65%的水分蒸发量为：

如采用5000kcal/kg（1kcal≈4185J，下同）发热量的烟煤作为热源，其煤耗为：P₁=0.18w₁=686kg，此时要求进风温度在650℃以上。即干燥出1t绝干成品大约耗煤700kg。

（2）二级干燥技术说明

由于一级干燥已将水分降到65%以下，所以很多类型的干燥设备都可以实现干燥过程，如管束式干燥器、滚筒式干燥器、搅拌干燥器。由于生化反应可以产生足够的沼气，该沼气发电后尚有大量的余热空气，所以本设计采用发电余热作为热源，为防止着火，采用350℃以下的热风（通过配冷风实现）。干燥设备采用双轴卧式搅拌干燥器，为防止尾气污染，干燥后的尾气进入湿法旋流塔，其除尘除味后，废水进入污水站与絮凝后的废水一起进行厌氧、好氧处理。

每干燥1t绝干物料需要的水分蒸发量为：

需要的热量为：

对于一个年产50000t酒精的酒精厂，每天经絮凝可生产30t的绝干酒精糟，即每小时成品绝干产量1.5t，因此，二次干燥每小时需要的热量为：

Q=1.5Q₂=237×10⁴（kcal/h）

在某酒精厂的应用实践表明，生化池产生的沼气发电余热可达到150×10⁴kcal/h，缺少的部分可用沼气直接燃烧获得，不需要附加燃料（如煤、天然气等）。如果生化池产生的沼气不用于发电而直接燃烧，一级干燥的绝大部分热量也可提供，这样可以取得最好的节能减排效果。

3.4.2　小麦DDGS经济效益分析

以年产50000t酒精为例。

（1）絮凝成本

本规模酒精厂糟液量约为每天1000m³，每立方米絮凝成本为3元，总的絮凝成本为每天3000元。

（2）干燥成本

每吨干燥成本（含煤耗、电耗、人工、包装）为900元。

（3）设备折旧

按8年折旧，每吨60元。

（4）年利润

按每天成品35t计，产品含蛋白质约40%，市场价为2000元/t，则每年总销售额为：

C₁=2000×35×300=2100（万元）

总的成本为：

C₂=35×（900+60）×300+3000×300=1098（万元）

年利润估计为：

P=C₁-C₂=2100-1098=1002（万元）

即年产50000t的酒精厂（以小麦为原料），在原生化污水处理的基础上增加絮凝提取干燥工艺，可增加利润1000万元。

可以看出，以小麦或其他易产生黏性固形物为原料的酒精厂如采用絮凝提取并干燥的工艺，不仅可以有效地解决环保问题，还可以产生明显的经济效益。

3.4.3　小麦DDGS的应用

3.4.3.1　小麦DDGS在猪饲料中的应用

当在生长、肥育猪（体重52～85kg）的小麦-豌豆基础日粮中添加25%的小麦DDGS时，其ADG和G∶F与对照组没有显著差异（Widyaratne和Zijlstra，2007），当添加量稍高时，猪的ADG有所下降。Thacker（2006）研究指出，当在以小麦-豆粕为基础的日粮中给生长猪（体重20～51kg）添加0、5%、10%、15%、20%、25%的小麦DDGS时，其ADG和ADFI呈线性下滑趋势，不过G∶F没有太明显的变化，当肥育猪（体重52～113kg）DDGS添加量为0、3%、6%、9%、12%时，其生产性能和对照组没有明显差异。但当饲料中添加一些必须氨基酸来保证饲料中氨基酸的平衡，可以达到同样的效果，这也说明了小麦DDGS中赖氨酸的消化率相对较低（Nyachoti等，2005；Lan等，2008）。

3.4.3.2　小麦DDGS在肉鸡饲料中的应用

（1）小麦DDGS对肉鸡生长性能的影响

Thacker和Widyaratne等用含0、5%、10%、15%或20%小麦型DDGS的日粮饲喂肉鸡，结果发现肉鸡在增重、采食量和饲料转化率上没有统计学上的显著差异；然而，饲喂含20%小麦型DDGS的日粮的肉鸡，其生产性能往往下降。随着日粮中小麦型DDGS含量的增加，日粮干物质、能量和磷的消化率以线性方式下降。由此断定，小麦型DDGS在肉鸡日粮中的添加水平可高达15%，但不会对生产性能产生负面影响。

（2）玉米DDGS对肉鸡N、P代谢和排出物的影响

Thacker等用含0、5%、10%、15%和20%小麦型DDGS的日粮饲喂肉鸡，结果发现，随着日粮中小麦型DDGS含量的增加，日粮干物质、能量和磷的消化率均呈线性下降的趋势。Leytem等用添加了0、5%、10%、15%和20%的DDGS饲喂雄性肉鸡，随着DDGS比例增加，粪便中N（P<0.04）、P（P<0.0001）增加，植酸磷下降（P<0.01），从而WSP（P<0.0003）增加。可能是日粮的AA不平衡以及发酵作用破坏了植酸P的结构使得P的可利用率提高造成的。肉鸡的相关试验结果中，P的排泄量增加，是猪与鸡的消化生理导致还是其他原因目前尚不清楚。Wu-Haan等研究结果表明，在日粮中添加20%的DDGS可降低肉鸡24%的NH₃排放量和58%的H₂S排放量，这对改善鸡舍环境质量具有积极意义。

（3）玉米DDGS对肉鸡氨基酸消化率的影响

DDGS中各种必需氨基酸的绝对含量高于玉米中相应的氨基酸含量。但与玉米一样，其氨基酸不平衡，且利用率略低于玉米。研究表明，DDGS中氨基酸总量达20.28%，必需氨基酸中胱氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、组氨酸含量比例高于玉米中相应的氨基酸含量比例，而苏氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、精氨酸的比例比玉米低。

Bandegan等研究了肉鸡对小麦DDGS的回肠氨基酸表观消化率，标记物Cr₂O₃，结果显示，必需氨基酸表观消化率为：赖氨酸24.4%～45.7%、苏氨酸48.2%～60.9%、组氨酸57.4%～69.1%；非必需氨基酸表观消化率为：天冬氨酸32.5%～50.9%、甘氨酸49.6%～63.1%、丙氨酸53.6%～66.8%。Pahm等的研究结果显示，7种不同的DDGS源所含赖氨酸回肠真可消化率为52.7%～70.4%，平均为61.4%，差异显著。Pahm等认为，肉鸡的DDGS回肠真可消化赖氨酸浓度与其相对生物可利用赖氨酸浓度接近，并且可以利用反应性赖氨酸值和Hunterlab色差仪L测定值分别估测DDGS中的回肠真可消化赖氨酸浓度和相对生物可利用赖氨酸浓度。

Askbrant和Thomke利用大麦型和小麦型DDGS对产蛋鸡进行的一项营养价值研究获得了可喜的结果。Nasi报道，小麦型或大麦型DDGS在产蛋鸡日粮中添加水平可达20%且不会对生产性能产生不良影响，当在日粮中添加晶体氨基酸时，日粮内2/3的大豆蛋白可以用小麦型或大麦型DDGS取代。